Беляев Физика ядерной медицины Ч.2 Учебное пособие 2012

означает, что при любой дозе вероятность выхода отдаленных последствий не равна нулю.

Концепция беспорогового действия радиации, по всей видимости, переоценивает вероятность последствий. Но учитывая еще недостаточность наших знаний о механизме воздействия радиации на живую материю, эта концепция является наиболее гуманной. Для оценки выхода отдаленных последствий в области малых доз (менее 0,5 – 0,7 Гр), которые экспериментально пока не обнаружены, МКРЗ приняла допущение о линейной зависимости в этой области между дозой и вероятностью их возникновения (рис. 6.1)

Рис. 6.1. Типичная зависимость вероятности проявления соматико-стохастических последствий облучения от поглощенной дозы (кривая доза-эффект). Пунктирная часть кривой представляет линейную экстраполяцию данных в область малых доз

1.2. Концепция приемлемого риска

Если исходить из гипотезы о беспороговом действии радиации, то любая доза излучения не безразлична для человека, т.е. ее желательно свести к минимуму. Таким образом, возникает дилемма. С одной стороны, необходимо до минимума свести уровень облучения, с другой стороны, должны быть обеспечены условия для ши-

201

рокого практического использования атомной энергии и источников ионизирующего излучения в различных отраслях народного хозяйства. Следовательно, при решении этой дилеммы необходимо определить, какой выход отдаленных последствий, обусловленных облучением, т.е. какой риск является приемлемым и оправданным в настоящее время для общества с учетом тех социальных и экономических выгод, которые можно ожидать от использования новых технологий.

В настоящее время, как отмечается в работе [2], еще не выработаны обобщающие социально-экономические критерии, позволяющие в количественном отношении соотнести вред и пользу для общества при развитии той или иной технологии. Поэтому уровень причиняемого вреда или риск, связанный с определенной сферой производственной деятельности, основывается пока на стихийно устанавливаемых в обществе критериях приемлемого риска для данной технологии на данном этапе развития общества и базирующихся в какой-то мере на сравнении с масштабом риска в жизни современного человека, обусловленного факторами естественной среды обитания.

Концепция беспорогового действия радиации позволяет сравнивать различные технологии с позиции безопасности и приемлемости для общества. В работе [3] предлагается следующий критерий приемлемости риска: "Риск, вносимый применением новой техники, может считаться социально приемлемым, если одним из конечных полезных эффектов использования новой техники будет снижение суммарного риска, которому подвергаются люди". В противном случае следует либо отказываться от такой техники, либо принимать дополнительные меры безопасности. При этом следует оценивать, насколько такие дополнительные меры социально и экономически оправданы, учитывая общую выгоду, которую даст обществу новая техника или технология [1].

Для определения уровня приемлемого риска в различных сферах деятельности ограничимся риском смертельных исходов. За количественную меру индивидуального риска обычно принимают средний риск смерти на одного человека в год. Средний риск смерти в различных отраслях промышленности изменяется от R = 10-2 (особо опасные отрасли) до R = 10-5 – 10-6 (безопасные отрасли). Риск, усредненный по всем отраслям промышленности, составляет

202

6·10-4 человека в год, и практически не изменился за последние несколько десятилетий. Таким образом, его можно считать социально приемлемым.

Приведенное выше среднее значение соответствует риску смерти от болезней в возрасте до 30 лет, т.е. когда он минимален. Риск смерти, обусловленный внутренней средой обитания, т.е. в результате различного рода заболеваний для всех возрастных групп, равен 2·10-2. Ведущим является риск смерти от злокачественных новообразований, который составляет 2·10-3. По современным оценкам уровень риска возникновения радиационного поражения человека при принятых в настоящее время допустимых уровнях воздействия ионизирующего излучения намного меньше риска от факторов нерадиационной природы. Вероятность сокращения продолжительности жизни на каждые 10 мЗв эквивалентной дозы принимается равной 10-4 средней продолжительности жизни. Если продолжительность жизни взять равной 70 лет, то это сокращение составит 3 суток на 10 мЗв или 1 год/Зв.

Признание концепции беспороговости для некоторых отдаленных последствий принципиально меняет подходы к оценке вреда для отдельного человека и общества в целом от воздействия ионизирующего излучения. Другими словами, риск отдаленных последствий можно только уменьшить, но его невозможно предотвратить полностью. Следовательно, нельзя рассматривать предельно допустимую дозу как некий уровень, ниже которого отсутствуют вредные радиационные эффекты.

В целях обоснования критерия приемлемого риска МКРЗ сформулировала так называемый принцип ALARA, согласно которому облучение следует поддерживать на таком низком уровне, который можно разумно достигнуть с учетом экономических и социальных факторов.

1.3. Фоновое облучение

Другим важнейшим фактором, влияющим на нормирование уровней радиации, является фоновое облучение человека. Где бы человек не находился он всегда подвержен воздействию радиации, которая является неотъемлемым фактором обитания на Земле. Все источники радиации принято разделять на три группы [2]:

203

природные, которые существуют с момента образования планеты. К ним относятся космическое излучение и естественнорадиоактивные нуклиды, содержащиеся в земной коре и объектах окружающей среды;

техногенные, которые образуются вследствие локального изменения распределения естественных источников радиации, что приводит к изменению уровня радиационного воздействия в отдельных регионах или при определенных условиях жизнедеятельности;

антропогенные, т.е. создаваемые человеком. Это рентгеновские аппараты, ускорители, ядерные реакторы, искусственно полученные радионуклиды.

Эффективная доза, обусловленная источниками первой группы, состоит из трех основных и примерно равных компонентов. Космическое излучение создает на уровне моря эффективную дозу, равную 0,32 мЗв в год [2]. Годовая эффективная доза внешнего облучения, обусловленная гамма-излучением естественных радионуклидов, составляет в среднем 0,35 мЗв [2]. Мощность эффективной дозы от природных источников на территории России, измеренная на открытой местности, находится в пределах 0,05 – 0,2 мкЗв/ч [2]. Основными естественными радионуклидами, создающими дозу внутреннего облучения, является калий-40, а также радий и продукты его распада. Эффективная доза внутреннего облучения, формируемая естественными радионуклидами, составляет

0,33 мЗв в год [2].

Таким образом, эффективная доза внешнего и внутреннего облучения людей, обусловленная собственно естественными источниками радиации, составляет 1 мЗв в год для регионов с нормальным радиационным фоном, где проживает примерно 95 % населения Земли [2].

Технологически измененный естественный радиационный фон формируется за счет локального изменения распределения природных источников радиации и прежде всего за счет излучения естественных радионуклидов, извлеченных из недр земли вместе с полезными ископаемыми, или содержащихся в строительных материалах. Заметный вклад в эту составляющую дозы вносит сжигание нефти, угля и газа, так как содержащиеся в этих продуктах естественные радионуклиды, рассеиваясь в атмосфере вместе с золой,

204

становятся источником дополнительного облучения населения. В глобальных масштабах вклад этого компонента еще невелик и составляет 2 % от годовой эффективной дозы, обусловленной естественным радиационным фоном [2].

Особо следует выделить весьма спорную проблему радона. Доза, создаваемая излучением, испускаемым этим газом и продуктами его распада, очень сильно варьирует в зависимости от географического положения местности и от образа жизни людей. Не углубляясь в анализ этой сложной проблемы, приведем только средневзвешенную по земному шару эффективную дозу, обусловленную накоплением радона в помещениях. Она составляет 1,6 мЗт в год

[2].

Третья группа фоновых источников радиации создается самим человеком. По мере расширения масштабов использования атомной энергии число и мощность таких источников растет. Однако их вклад в лучевые нагрузки населения, благодаря принимаемым мерам защиты, пока еще невелик. Одно время опасения вызывали испытания ядерного оружия и связанное с этим выпадение радионуклидов на поверхность земли. Но даже в период самых интенсивных испытаний доза от глобальных выпадений не превышала 0,6 – 0,7 мЗв в год. Сейчас же она совсем незначительна.

После Чернобыльской катастрофы пристальное внимание привлек такой антропогенный источник, как атомные электростанции. Но опыт эксплуатации АЭС показывает, что при нормальной работе атомных реакторов, радиоактивные выбросы настолько малы, что даже вблизи АЭС практически невозможно обнаружить повышенные, по сравнению с естественным фоном, уровни радиации [2]. Особым видом искусственного фонового облучения населения являются медицинские радиологические процедуры: рентгенодиагностика, ядерная медицина и лучевая терапия. Лучевая нагрузка здесь оправдана либо получением ценной для здоровья пациентов диагностической информации, либо лечебным воздействием. Конкретные дозы медицинского облучения существенно зависят от типа проводимой радиологической процедуры. Наибольший вклад

вдозу облучения дают рентгенологические обследования. Из года

вгод растет контингент обследуемых и число рентгенологических процедур, приходящихся на одного человека. В России в среднем на одного человека приходится 1 рентгенодиагностическая проце-

205

дура в год, и среднегодовая эффективная доза составляет 1,4 мЗв [4]. Это немного больше, чем в развитых странах.

Таким образом, подводя итоги, можно констатировать, что средняя для населения России годовая эффективная доза за счет всех источников фонового облучения составляет около 4,5 мЗв [4].

1.4. Принципы обеспечения радиационной безопасности

Нормирование воздействия ионизирующих излучений является одним из важнейших в комплексе научно-обоснованных мероприятий по обеспечению защиты человека, популяции в целом и объектов окружающей среды от воздействия ионизирующих излучений в дозах, могущих привести к негативным последствиям. Как отмечалось выше, в основе нормирования радиационного воздействия лежит идеология ограничения дозы облучения человека, базирующаяся на концепции приемлемого радиационного риска, и на данных по фоновому облучению человека. Таким образом, в основе обеспечения радиационной безопасности при практическом использовании ядерно-технических установок, радиоактивных веществ и иных источников ионизирующих излучений находится приоритет здоровья человека. При этом считается, что если защищен человек, то защищены и объекты окружающей среды.

Обеспечение радиационной безопасности базируется на следующих трех основных принципах [5]:

Принцип нормирования – непревышение допустимых пределов индивидуальных доз облучения граждан от всех источников ионизирующих излучений.

Принцип обоснования – запрещение всех видов деятельности по использованию источников ионизирующего излучения, при которых полученная человеком и обществом польза не превышает риск возможного вреда, причиненного дополнительным к естественному радиационному фону облучению.

Принцип оптимизации – поддержание на возможно низком и достижимом уровне, с учетом экономических и социальных факторов, индивидуальных доз облучения и числа облучаемых лиц при использовании любого источника ионизирующего излучения.

206

Комплекс мероприятий, направленных на снижение уровня облучения при их практической реализации, имеет свою специфику при облучении в медицинских целях.

В целях реализации принципа обоснования вводится система обязательного лицензирования любой деятельности, связанной с возможным радиационным воздействием на людей.

Осуществление принципа оптимизации базируется на рациональном размещении ядерно-технических установок, автоматизации технологических процессов, оптимизации условий труда, введением контрольных уровней параметров радиационной обстановки.

2. Нормы радиационной безопасности

Допустимые уровни облучения людей в виде основных пределов доз при различных видах деятельности с использованием атомной энергии регламентированы Законом РФ "О радиационной безопасности населения" [6] и "Нормами радиационной безопасности НРБ-99/2009" [5]. Приведенные в этих документах нормативы основаны на рекомендациях МКРЗ, изложенных в Публикациях 60

и 61 [7].

Регламентируемые значения основных дозовых пределов не включают в себя дозы, обусловленные естественным и техногенным радиационным фоном, а также дозы, получаемые пациентами при медицинских процедурах и лечении. На эти виды облучения устанавливаются отдельные ограничения.

Для нормальных условий эксплуатации источников излучения установлены две категории лиц:

персонал (группы А и Б); к персоналу группы А относятся лица, которые непосредственно работают с источниками ионизирующего излучения; к персоналу группы Б относятся лица, которые в процессе производственной деятельности непосредственно не работают с такими источниками, но по размещению рабочих мест могут подвергаться радиационному воздействию;

все население, включая лиц из персонала, но находящиеся вне сферы воздействия источников ионизирующего излучения.

Для этих категорий устанавливаются три класса нормативов:

основные пределы доз (ПД), приводимые в табл. 6.1;

207

допустимые уровни монофакторного воздействия (для одного радионуклида, единственного пути его поступления или одного вида внешнего облучения), являющиеся производными от основных пределов доз: пределы годового поступления (ПГП), допустимые среднегодовые объемные активности (ДОА) и среднегодовые удельные активности (ДУА) и др.;

контрольные уровни (дозы, уровни активности, плотности потоков и др.). Их значения должны учитывать достигнутый в организации уровень радиационной безопасности и обеспечивать условия, при которых радиационное воздействие будет ниже допустимого.

Эффективная доза облучения персонала не должна превышать за период трудовой деятельности (в среднем 50 лет) величину 1000 мЗв, а для населения за весь период жизни (70 лет) – 70 мЗв. Для женщин в возрасте до 45 лет, работающих с источниками ионизирующего излучения, вводятся дополнительные ограничения в течение календарного года в целях уменьшения вероятности проявления генетических последствий. Для студентов и учащихся старше 16 лет, проходящих профессиональное обучение с источниками ионизирующего излучения, годовые дозы не должны превышать значений, установленных для персонала группы Б.

В НРБ регламентируется только годовой ПД, т. е. не накладывается ограничений на уровень облучения за рабочий день, неделю, квартал. Это значит, что разрешается и одноразовое облучение в дозе равной ПД. Такая регламентация позволяет более правильно организовать работы в радиационно опасных условиях, особенно при ремонтных работах, ликвидации последствий, связанных с нарушением технологического процесса.

3. Обеспечение радиационной безопасности в ядерной медицине

Процедуры ядерной медицины с использованием радионуклидов проводятся только в тех медицинских учреждениях, которые имеют специализированные подразделения радионуклидной диагностики и терапии, оснащенные радиодиагностической аппаратурой, укомплектованные аттестованными кадрами и имеющие полу-

208

ченное в установленном порядке санитарно-эпидемиологическое заключение органов госсанэпиднадзора на работу с открытыми радионуклидными источниками ионизирующих излучений.

*Допускается одновременное облучение до указанных пределов по всем нормируемым величинам.

**Основные пределы доз, как и все остальные допустимые уровни облучения персонала группы Б равны 1/4 значений для персонала группы А.

***Относится к дозе на глубине 300 мг/см2.

****Относится к среднему по площади в 1 см2 значению в базальном слое кожи толщиной 5 мг/см2 под покровным слоем толщиной 5 мг/см2 . На ладонях толщина покровного слоя – 40 мг/см2. Указанным пределом допускается облуче-

ние всей кожи человека при условии, что в пределах усредненного облучения любого 1 см2 площади кожи этот предел не будет превышен. Предел дозы при облучении кожи лица обеспечивает непревышение предела дозы на хрусталик от бета-частиц.

209

Рис. 6.2. Концепция принятия решение о медицинском облучении пациента

В соответствии с НРБ-99 для обеспечения радиационной безопасности персонала, населения и окружающей среды при нормальной работе подразделений ядерной медицины необходимо руководствоваться основными принципами, сформулированными выше, а именно принципами нормирования, обоснования и оптимизации. Эти принципы реализуются на основе фундаментальной концепции получения необходимой и полезной диагностической информации или выраженного терапевтического эффекта при минимально возможных уровнях облучения пациента (рис. 6.2). Главные принципы, требования и нормы по обеспечению защиты пациентов, персонала, населения и окружающей среды при проведении радиодиагностических процедур in vivo с введением радиофармпрепаратов в организм пациентов сформулированы в методических рекомендациях МУ 2.6.1.1892 – 04 [8] . В этих рекомендациях подчеркивается, что в отличие от прежних нормативных документов, где приводились предельно допустимые дозы для некоторых радиологических процедур, в НРБ-99 пределы доз медицинского облучения не устанавливаются в принципе. Следовательно, для любой диагностической или терапевтической процедуры приоритетным является получение чисто медицинского эффекта, но при минимальной возможной нагрузке на пациента.

Такая концепция соответствует рекомендация МКРЗ. Тем не менее имеется ряд важных факторов, влияющих на дозы облучения. Эти факторы приводятся на рис. 6.3.

210